Методи и устройства за изпитване на комуникационни линии

Тестването на комуникационните линии (LAN) включва използването на подходящи методи и инструменти. Двата основни подхода са DC и AC тестване. От своя страна, тестването на променлив ток се извършва по два начина - чрез измерване на падаща вълна или измерване на отразена вълна (метод на рефлектометрия).

Измерванията на постоянен ток и измерванията на падаща вълна се използват за определяне на параметрите на първичната и вторичната линия. И двата метода могат да се прилагат както чрез директно измерване на вълната, така и чрез използване на сравнителния метод, частен случай на който е мостовият метод. Основното предимство на метода за сравнение е високата му точност в широк диапазон от измерени стойности.

В допълнение към горното има и други класификации на методите за изпитване. Така цялата им съвкупност може да се представи като големи групи, едната от които изисква задължително изключване на съществуващата комуникационна система за времетраенето на измерването, а другата може да се извърши в работеща система. По-накратко: метод със затваряне на връзка и метод без затваряне на връзка.

Анализаторите на физическия слой включват мултиметри, кабелни тестери, рефлектометри за метални и оптични кабели, осцилоскопи, измерватели на нивото на сигнала и спектрални анализатори. Друга група анализатори от второ-седмо ниво на модела OSI измерва параметрите на цикли и пакети, проверява целостта на данните, комуникационни сесии, трансформация на данни и приложения. Това могат да бъдат джобни тестери, анализатори на протоколи под формата на универсални устройства със специални модули за решаване на различни проблеми или софтуерни пакети за използване в тестови комплекси и за управление на мрежови възли.

Тестване на кабелна линиякомуникацията се осъществява само чрез анализатори на физическия слой. В бъдеще ще ги разгледаме по-подробно.

Пазарът на анализатори на физическия слой за тестване на балансирана линия претърпя революция през последните няколко десетилетия. Причината беше навлизането на xDSL технологиите и структурните кабелни системи. Устройствата от тази група позволяват да се оценят такива параметри на комуникационна линия като нейната дължина, съпротивление, затихване, коефициент на отражение, кръстосани смущения между усукани двойки медни кабели и др. Те се използват и за локализиране на електрическото състояние на кабелна линия (определяне на нееднородности, паралелни кранове, точки на повреда на линията и др.).

Цената на широколентовите устройства е много по-висока, така че евтините нискочестотни устройства не са изчезнали от пазара. Освен това, благодарение на редица еволюции, обхватът на тяхното приложение се разшири значително. Например внедряването на нови методи за тестване на абонатни линии подобри качеството на диагностиката, а автоматизацията на процеса на измерване улесни работата на персонала. В резултат на това нискочестотните устройства от ново поколение осигуряват диагностика и локализиране на повечето от дефектите в кабелните комуникационни линии и се използват и за тестване на абонатни линии при внедряване на xDSL. Друг пример е група от прости устройства с набор от помощни функции за първоначално тестване на SCS.

Допълнителен материал за диагностиката на кабелни комуникационни линии ще бъде посветен на подробно разглеждане на устройства и методи за тестване на симетрични линии, базирани на тях. Някои от устройствата ще бъдат само споменати, параметрите на други са описани подробно. И така, за какви устройства говорим?

Мултиметрите се използват за измерване на параметрите на линията за постоянен и променлив ток(напрежение на батерията на станцията, съпротивление на контура на абонатната линия и др.).

Мостовете за постоянен и променлив ток допълват мултиметрите, което ви позволява по-точно да оцените основните параметри на комуникационната линия.

Измервателите на нивото на сигнала представляват голяма група инструменти, използвани при конфигуриране, работа и отстраняване на неизправности на предавателни системи по метални кабели. Те могат да измерват затихване на линията, кръстосани смущения, хармоници и шум. Нивомерите работят в селективен или широколентов режим. Измервателите на селективно ниво ви позволяват да оценявате нивата на сигнала или шума само в определена, доста тясна (100 Hz, 1 kHz, 3,1 kHz и т.н.) честотна лента. Благодарение на това свойство селективните измервателни уреди са в състояние да оценят много ниски нива на сигнал и шум. Широколентовите нивомери се използват като правило за измерване на широколентови смущения (например топлинен шум на регенератори и усилватели). По принцип те са подходящи и за измерване на нивата на моночестотни сигнали, ако значително надвишават нивото на широколентови смущения. Важно предимство на селективните измервателни уреди пред широколентовите измервателни уреди е, че те позволяват тестване на работеща комуникационна система.

Тестерите за процент на битови грешки (BER) са основният инструмент за оценка на цифрова комуникационна връзка както по време на първоначалната й настройка, така и по време на работа. В последния случай работата на комуникационната система трябва да бъде спряна. Принципът на работа на устройството се основава на използването на псевдослучайни последователности. Алгоритмите на работа на BER тестерите са базирани на препоръките на ITU-T - G.821, G.826, V.53 и M.2100. Тестерите за грешки ви позволяват да оценявате битови и блокови грешки, както и грешки за секундиинтервали, включително дела на такива интервали без EFS грешки, с ES грешки и с множество SES грешки.

Резултатите от тестовете за грешки обикновено се представят като числени стойности или като хистограма. Някои анализатори на протоколи от високо ниво имат вградени функции за тестване на грешки. За разлика от нивомерите, тестерите за грешки изискват задължително изключване на комуникационната система.

Рефлектометри във времева област, TDR, ви позволяват да оцените характерните точки на комуникационната линия, включително прекъсвания, повреди и др.

Поради сложния характер на повредите с усукана двойка, отделното тестване във времевата или честотната област не идентифицира изчерпателно причината за повредата и нейното местоположение.

Предимствата на рефлектометъра включват факта, че измерванията могат да се правят само от единия край. Такава връзка обаче не винаги дава възможност да се определи точно причината за отраженията (особено в случай на множество дефекти). Например, рефлектометърът не може да направи разлика между отражение поради наличието на товарна намотка и отражение поради прекъсване на усуканата двойка. С нисък изходен импеданс близо до 100 ома за тесни тестови импулси, скатерометърът не е в състояние надеждно да открие отражения от дефекти от порядъка на 1000 ома или повече.

В допълнение, тестването в честотната област има значително по-голям набор от функции, включително измерване на първични параметри - съпротивление, утечка и капацитет, както и параметри на предаване, влияние, шум, асиметрия и др.

Ето защо разработчиците на инструменти все повече мислят за необходимостта от комбиниране на функциите за тестване във времевата и честотната област в едно устройство. Днес такива сложни устройства вече съществуват и позволяватпостигане на по-висока диагностична точност при намаляване на разходите за време.

Осцилоскопите и спектралните анализатори обикновено се използват при сложна идентификация на повреда, където се изисква точно определяне на формата на вълната или нейното честотно съдържание. Например, високото BER може да бъде причинено от различни неща: дефектно изходно стъпало на предавател, твърде много шум или мощност на трептене поради включен електрически мотор или преходни ефекти от предавателни системи, работещи по същия кабел. Осцилоскопът предоставя единствения начин за пълно проучване на параметрите на формата на вълната, включително форма на вълната, честота, времена на нарастване и спадане.

Логическите анализатори се използват за запис на часовникови сигнали. Те са подобни на осцилоскопи с допълнителни функции за тестване на цифров сигнал, наблюдават едновременно множество часовници и имат способността автоматично да се задействат при определено състояние на щифта.